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Styles métamorphique et tectonique au Paléoprotérozoïque : exemple du sud-est de la province du Churchill, Québec, Canada
No full textL’évolution progressive des conditions thermiques enregistrées dans les roches métamorphiques suggère que la géodynamique globale est passée d’un régime archéen peu mobile à la tectonique des plaques moderne telle que nous la connaissons. La présence de styles tectonométamorphiques contrastés au Paléoprotérozoïque implique que cette période est clé et transitoire, mais le moment de l’initiation de la transition, sa durée et son expression géologique sont encore largement débattus. Un des éléments de réponse se trouve dans la croûte moyenne à inférieure qui joue un rôle primordial lors de la collision continentale en stabilisant la masse orogénique en réponse au raccourcissement. La quantification du métamorphisme des séquences supracrustales de cet âge sert alors de base à la compréhension des processus accrétionnaires qui s’opèrent au cœur des orogènes en particulier d’âge paléoprotérozoïque, et permet à la fois de discuter du comportement des géochronomètres lors d’épisodes d’anatexie prolongés et d’investiguer la nature des terranes granulitiques. Une approche pétrochronologique quantitative est appliquée sur des séquences supracrustales de l’Orogène Trans-Hudson (OTH), combinant des observations de terrain, de la pétrographie optique, de la microcartographie élémentaire SEM-MLA et microXRF, de la géochimie des éléments majeurs et traces EPMA et LA-ICP-MS, de la modélisation d’équilibres de phases, et de la géochronologie Lu-Hf sur grenat et U-Pb sur zircon, monazite et rutile. Les résultats permettent de définir des chemins Pression-Température-temps-Chimie-Déformation (P-T-t-X-D) et de quantifier le métamorphisme prograde et rétrograde, l’initiation, la durée et les conditions d’épisodes de fusion partielle, ainsi que les taux d’enfouissement et d’exhumation. Finalement, nos résultats permettent d’estimer l’initiation de la collision continentale par un enregistrement métamorphique direct et s’insèrent dans la. Cette thèse s’intéresse au matériel de croûte moyenne provenant du sud-est de la Province du Churchill (SEPC), une branche de l’OTH coincée entre les cratons du Supérieur et Nord Atlantique qui affleure au Québec et au Labrador, Canada. Un échantillonnage ciblé le long d’un transect est-ouest permet de retracer l’histoire tectonométamorphique de la province, principalement affectée par l’épisode orogénique trans-husonien entre ~1900 et 1800 Ma. L’empreinte métamorphique de l’OTH est diachrone d’un bord à l’autre du SEPC, et principalement enregistrée dans les deux ceintures orogéniques du Nouveau Québec et des Torngat. On estime l’âge de la collision continentale à ~1885 Ma dans l’Orogène des Torngat et argumente que la marge occidentale du craton Nord Atlantique n’a pas été remobilisée durant cet épisode. Le collage des domaines de Kuujjuaq et de George, deux blocs crustaux du centre de la province, est daté à ~1836 Ma. La collision continentale dans l’ONQ est estimée autour de 1800 Ma et associée au développement d’une discontinuité tectonométamorphique entre la plaque supérieure de l’Orogène du Nouveau Québec (Domaine de Kuujjuaq) et son propre bassin d’avant-pays (Zone Rachel-Laporte) en réponse au raccourcissement. Une exception métamorphique est enregistrée dans le Complexe de Mistinibi, un des blocs lithotectoniques paléoprotérozoïques du SEPC, où l’épisode granulitique est daté autour de ~2100 Ma. On avancedes arguments pétrochronologiques datant le métamorphisme prograde à ~2150 Ma suivi d’une longue histoire suprasolidus (~55-70 Ma) entre 2140 et 2070 Ma. Nous interprétons que ce domaine a agi comme un bloc restitique rigide placé en position super-crustale lors de l’évènement majeur hudsonien, ce qui a permis de préserver son histoire métamorphique et empêché une remobilisation subséquente. Dans l’ensemble, ce modèle diachrone de collisions et collages crustaux successifs est en accord avec un régime accrétionnaire à collisionnel en contexte modérément chaud. Le SEPC expose alors des caractéristiques communes à des régimes tectoniques archéens et à la tectonique des plaques moderne.The secular changes of thermal conditions recorded by metamorphic rocks suggest that the Earth’s geodynamic regime transitioned froman Archean stagnant lid toward the modern global plate tectonic regime. The occurrence of contrasting tectonometamorphic styles during the Paleoproterozoic Era imply that this time period was a pivotal point but the timing, duration and geological expression of this geodynamic transition are still debated. Some of the answers occur in the middle-to-lower crustal rock record which plays a major role during collision as it accommodates the shortening and stabilizes the whole orogenic structure. Thus, themetamorphic record of supracrustal sequences constitutes a direct window on the accretionary processes that occur in the core of Paleoproterozoic orogens and the nature of granulitic terranes. We apply a systematic integrated petrochronology approach that combines field work; optical petrography; SEM-MLA and micro XRF mapping; EPMA and LA-ICP-MS major and trace element chemistry; phase equilibria modeling; and Lu-Hf garnet and U-Pb zircon, monazite, rutile geochronology on supracrustal sequences from the Paleoproterozoic Trans-Hudson Orogen (THO). The results are integrated interm of quantitative PressureTemperature-time-chemistry-Deformation (P-T-t-X-D) paths that enable to asses prograde and retrograde metamorphic conditions, on set, duration and conditions of anatexis, burial and exhumation rates, and to discuss the behaviour of geochronometers during long-lived anatexis episodes. Our results also provide a robust framework to date the continental collision initiation by direct prograde metamorphic record. This thesis investigates mid-crustal material from the Southeastern Churchill Province (SECP), a branch of the THO squeezed between the Superior and North Atlantic cratons that outcrops in Québec and Labrador, Canada. A systematic sampling along a west-to-east transect of the SECP serves as the basis for deciphering its tectonometamorphic history, mainly related to the THOepisode at ~1900-1800 Ma. The THOmetamorphic imprint is diachronous from one side of the SECP to the other, and principally recorded in the New Quebec (NQO) and Torngat (TO) orogenic belts bounding the province. We argue that continental collision in the TO was initiated at c. 1885 Ma and that the occidental margin of the North Atlantic Cratonwas not remobilized during this event. We date the collage and amalgamation of the Kuujjuaq and George River domains, two lithotectonic blocks in the centre of the province, at 1836 Ma. We estimate the continental collision in the NQO at 1800 Ma and highlight the presence of a tectonometamorphic discontinuity between the upper plate of the NQO (Kuujjuaq Domain) and its own foreland basin (Rachel-Laporte Zone) that developed as a response to the horizontal shortening. A metamorphic exception is recorded in one of the Paleoproterozoic lithotectonic blocks, the Mistinibi-Raude Domain, whose granulitic episode is estimated around ~2.1 Ga. We provide petrochronologic arguments for subsolidus prograde metamorphism at ~2150 Ma, and a long-lived mid-crustal partial melting history from 2140 to 2070 Ma (~55-70 Myr). We interpret that this domain has acted as a rigid restitic block in a superstructural position during the 1.9-1.8 Ga THO, which has prevented its remobilization and any loss of its early metamorphic record. This diachronic model of successive collisions and crustal amalgamations agrees with an accretionary to collisionnal tectonic regime in a moderate thermal environment. The SECP exposes metamorphic and architectural features from Archean and modern plate tectonic regimes
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Full text linkThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Thermo-kinematic and geodynamical evolution of the Brooks Range and North Slope (Alaska-Canada)
No full textLa zone de déformation compressive des Brooks Range et des British-Barn située entre l’Alaska (Etats-Unis) et la région du Nord Yukon (Canada), en position arrière-arc, se développe dans un contexte cinématique et géodynamique depuis longtemps débattu. L’histoire tectonique du bloc continental Arctique d’Alaska, situé dans l’avant-pays de Brooks Range, est diversement interprétée dans les reconstructions de l’ouverture du bassin canadien. La chaîne de Brooks se développe à partir du Crétacé inférieur et sa mise en place se poursuit au Cénozoïque. Mieux contraindre son histoire d’exhumation, en relation avec le raccourcissement est essentiel dans cette région arctique où la cinématique des plaques, associée à l’ouverture du bassin canadien au Nord, fait l'objet de nombreux modèles géodynamiques controversés. La relation avec la subduction active Pacifique au Sud et les grands décrochements en arrière de la subduction fait de cette chaîne, en position arrière arc, une zone-clef pour affiner les reconstructions géodynamiques régionales et notre compréhension des processus orogéniques. Si le lien n'est pas établi entre la déformation mise en jeu dans cette subduction au Mésozoïque et la déformation dans la chaîne de Books, ce lien est en revanche assez bien documenté à l'heure actuelle. Il est donc légitime d'appréhender les événements sud-alaskans dans l'étude de cette chaîne de Brooks. La croissance de la chaîne au Cénozoïque est également mal comprise. Or, il s’agit d’un exemple quasi-unique de chaîne en milieu arctique active durant le Cénozoïque et qui a donc potentiellement enregistré des bouleversements climatiques majeurs, en l'occurrence depuis l‘optimum climatique à la transition Paléocène-Eocène, le refroidissement Oligocène jusqu’à la mise en place de glaciers et de la calotte nord-américaine au Quaternaire. Cet orogène est donc clef pour étudier voire quantifier l'impact du climat sur la construction topographique nord-alaskane. Ce travail a combiné une étude thermochronométrique basse-température multidatation (FT, (U-Th)/He) dans les massifs granitiques et dans les sédiments, qui ont fait l'objet de modélisation thermo-cinématiques via Pecube, dans le but de contraindre la construction orogénique depuis 100 Ma jusqu’à l’actuel. En parallèle, une approche structurale de terrain (Nord Yukon et Brooks Range) et l'analyse de données de subsurface ont été menées. Les données thermochronologiques, couplées à des analyses thermométriques RSCM et de la modélisation thermique soulignent la mise en place de reliefs au Crétacé supérieur avec une exhumation modérée (0.2 km/Ma) qui se poursuit jusqu'à la fin de l'Eocène, où les taux d'exhumation dans les chaînes de Brooks et British-Barn sont clairemement orogéniques (1.25-1.29km/Ma), et associés à la migration de la déformation vers les bassins adjacents. Ce travail souligne une migration de la déformation du SO vers le NE. Dans les deux segments de la chaîne un événement d'exhumation distinct est identifié à l'Oligocène : celui-ci est clairement associé dans la partie interne de la chaîne de Brooks à la mise en place hors-séquence d'un duplex crustal ; et associé à la migration de la déformation compressive en mer au large de la chaîne de British-Barn. Si le calendrier tectonique est semblable dans ces deux zones d'étude, il existe une différence majeure dans le style de déformation entre ces deux régions. Le front de déformation semble beaucoup plus éloigné de la chaîne et les failles beaucoup plus espacées dans la partie canadienne, éloignement et espacement probablement liés à l’épaisseur de sédiments syn-sédimentaires présents dans le bassin...The kinematics and geodynamics associated with the compressional deformation in the Brooks Range and British-Barn Mountains, respectively in Alaska (USA) and North Yukon (Canada), in a back-arc setting has long been debated. In particular, the tectonic history of the Arctic Alaska continental block located in the foreland of the Brooks Range has been diversely interpreted in the plate reconstructions proposed for the Canadian basin. The Brooks Range mountain chain develops from the Lower Cretaceous to the Cenozoic. Constraining its exhumational history and its link with shortening evolution is essential in this arctic area where plate tectonics, associated to the Canadian basin opening in the North, has led to controversial geodynamic models. Tectonic coupling with the active Pacific subduction in the south as well as major seismogenic strike-slip faulting make this orogen a key area where to refine the regional plate reconstructions and understanding of orogenic processes. The Cenozoic evolution of the Brooks Mountains is poorly understood although it is a nearly unique example of arctic orogen, which have potentially recorded major climate changes like Paleocene-Eocene Thermal Maximum, the Oligocene cooling and Quaternary glaciations. This orogen is a key to study and quantify the climate impact on the north-alaskan topographic growth. This study combined low-temperature thermochronometry (FT, U-Th/He) on granitic and sedimentary rocks, which were thermo-kinematically modeled using Pecube in order to define the orogenic evolution of this arctic region since 100 Ma. In parallel, a field-based structural study (North Yukon and Brooks Range) was combined with the analysis of subsurface data. Thermochronological data, coupled to thermometric RSCM analyses and thermal modeling first define a slow exhumation period (0.2 km/Ma) from Upper Cretaceous up to the Eocene. With the Eocene, exhumation rates drastically increased to reach 1.25-1.29km/Ma as the deformation also migrates from SW toward NE. In both alaskan and canadian parts of mountains ranges a clear Oligocene exhumational event is identified. This event is linked to out-of-sequence crustal duplexing in the internal part of the range in the Brooks Range, contemporaneous with the propagation of deformation offshore, along British and Barn Mountains..
Thermal and structural evolution of a collisional wedge : a geochronological study in the Scottish Caledonides
No full textLes prismes collisionnels ductiles sont classiquement décrits par analogie aux prismes frictionnels superficiels, avec des déformations localisées et en séquence, s’enracinant sur un niveau de décollement basal. Cependant, puisqu’ils se construisent sous la transition cassant-ductile ils impliquent aussi des déformations ductiles distribuées à toutes les échelles. L’accrétion des différentes unités pourrait donc être significativement différente. Pour documenter l’évolution d’un prisme ductile il faut donc étudier finement l’évolution thermique de chaque unité et des zones de cisaillement qui les séparent pour comprendre comment elles s’accrètent au prisme. La présente étude prend pour support l’exemple typique du prisme Calédonien des Highlands et se propose d’utiliser une panoplie d’outils de thermochronologie haute température comme la méthode U-Pb sur apatite, en soulignant l’apport de la datation SIMS pour la détection fine de populations d’âge dans des terrains polymétmorphiques associée à la méthode éprouvée de datation 40Ar/39Ar sur micas. Les résultats U-Pb sur apatite et 40Ar/39Ar sur muscovites montrent que le refroidissement à l’échelle du prisme se produit vers 415-400 Ma. Les résultats des datations 40Ar/39Ar montrent également que les zones de cisaillement majeures dans le prisme ont des activités diachrones. La zone de cisaillement de Naver semble jouer dans des conditions > 500 ̊C seule, et tôt dans l’histoire du prisme, alors que les cisaillements de Ben Hope et du Moine semblent jouer de façon concomitante de 440 Ma à 415 Ma, avant la localisation complète de la déformation sur le Moine, et le refroidissement général et uniforme du prisme.Colisionnal wedges are typically described as analogue to frictio- nal superficial wedges. The frictional wedges display localized deformations propagating in sequence and rooting on a basal decollement level. Howe- ver rocks mechanics predicts that, below the brittle-ductile transition, rocks behvior change drastically and deformation occurrs both with localized and distributed patterns, thus suggesting possible first order differences between crustal-scale wedge and accretionary prisms. To better understand how a ductile wedge is built, the present study focuses on the Northern Highglands Caledonian nappe stack to characterize when and how they accreted one to another. To capture this deep stacking, occurring at temperatures above 400-500 ̊C, we performed high temperature thermochronolgy : SIMS U-Pb dating of apatites, which happens to be a powerful tool for distinguishing age populations in polymetamorphic terranes, and 40Ar/39Ar dating on mi- cas. U-Pb data suggest a cooling at the scale of the wedge near 415-400 Ma. Our 40Ar/39Ar data is consistent with this cooling in the internal part of the wedge near 415 Ma. The Naver thrust appears to be the older active shear zones, that ceased early in the Scandian sequence. Then, 40Ar/39Ar data sug- gest that ductile deformation occurred coevally on the Ben Hope and Moine shear zones from 440 Ma to 415 Ma, before final localization on the Moine thrust and exhumation and cooling of the whole stacked sequence before 410 Ma
Variations on the Author
Full text link“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
Mesozoic paleogeographic and geodynamic evolution of northern Alaska : from Amerasian basin to brookian orogen
No full textLe bassin canadien figure parmi les rares bassins au monde dont la nature et la géométrie du substratum, et donc le mode d'ouverture, ne sont aujourd'hui pas connus. Les modèles paléogéographiques contraints par les rares données disponibles sont sujets à des interprétations controversées avançant des mécanismes et des âges d'ouverture différents, voire contradictoires. Selon les modèles paléogéographiques proposés, les marges du bassin canadien sont tantôt extensives, tantôt transformantes. L'étude de leurs structures et de leurs histoires détaillées est un exercice préalable à la discrimination des modèles plausibles. Le modèle d'ouverture le plus couru fait appel à un changement de polarité de la subduction au sud du bassin canadien au cours de l'orogenèse brookienne polyphasée.La chaîne de Brooks se situe au nord de la péninsule alaskane et au sud du bassin canadien. Elle est un des nombreux stades d'assemblage des "terranes" de la Cordillère Nord-Américaine : celui de l'implication d' " Arctic-Alaska-Chukotka (AAC) " Son stade collisionnel est réputé synchrone de l'ouverture du bassin canadien. C'est donc là qu'il faut chercher les indices des couplages entre la tectonique du bassin au Nord, la déformation intra-cordillère en Alaska et le système de subductions au Sud. Cette orogène est un témoin actif de l'ouverture du bassin canadien, il a enregistré et modifié les conditions aux limites qui ont présidé à son ouverture. La chronologie relative du développement des deux structures est donc essentielle et toute reconstruction de la géodynamique régionale se doit de les concilier en termes de cinématique et de conditions aux limites.The Canadian basin is among the few basins worldwide for which the nature and the geometry of the substratum, and therefore the opening mode, are still unknown. Paleogeographic models based on the few data available are subject to controversy, with different mechanisms and inception ages. According to current paleogeographic models, the margins of Canadian basin either considered as extensional or transform margins. Detailed study of their structures and chronologies is a preliminary exercise to discriminate between permissible models. The most sollicited opening model assumes a change of polarity of the overall subduction south to the canadian basin during the multiphase Brookian orogeny. The Brooks orogen is located north of the alaskan peninsula and south of the canadian basin. It constitutes one of the main assembly stage of terranes in the Northern Cordillera : docking of the Arctic-Alaska-Chukotka terrane with the peri-Pacific arcs system. Its collisional stage is deemed synchronous of the opening of the Canada Basin, which is likely to provide clues about the coupling between tectonics of the north basin and intra-Alaska Cordillera deformation. This orogen has both recorded and influenced the geodynamic history of the Canadian basin. The relative chronology of the development of the two structures is essential and any reconstruction of regional geodynamics must reconcile them in terms of kinematics and boundary conditions
Appropriate Similarity Measures for Author Cocitation Analysis
Full text linkWe provide a number of new insights into the methodological discussion about author cocitation analysis. We first argue that the use of the Pearson correlation for measuring the similarity between authors’ cocitation profiles is not very satisfactory. We then discuss what kind of similarity measures may be used as an alternative to the Pearson correlation. We consider three similarity measures in particular. One is the well-known cosine. The other two similarity measures have not been used before in the bibliometric literature. Finally, we show by means of an example that our findings have a high practical relevance.information science;Pearson correlation;cosine;similarity measure;author cocitation analysis
Deformation and transformations of plagioclase under stress : implications for the rheology of lower continental crust
No full textLe feldspath plagioclase est un minéral dont le comportement mécanique est fondamental si l'on souhaite comprendre comment se déforme la croûte continentale inférieure, dont il constitue la majeure partie, en particulier dans les zones de convergence, où les conditions de pression, de température, ainsi que le taux d'hydratation et les vitesses de déformation varient. La présente étude a pour objectif d'apporter des contraintes sur le comportement rhéologique et la résistance effective de la croûte continentale inférieure, en particulier lorsqu’elle subit des transformations minéralogiques, via l'étude du plagioclase qui la constitue, à la fois par le biais d'observations d'échantillons naturels et d'expériences de déformation. Nous avons dans un premier temps réalisé une étude pétrologique détaillée des réactions d'éclogitisation qui affectent les digitations éclogitiques statiques dans les anorthosites granulitiques du massif d'Holsnøy, dans les Calédonides Scandinaves de Norvège, qui constituent des blocs de croûte continentale inférieure aujourd'hui exhumés après avoir été enfouis à haute pression. La cristallisation de la zoisite a un impact majeur sur le comportement mécanique du plagioclase. Elle crée des distorsions du réseau cristallin qui agissent comme des défauts et engendrent la formation de macles de déformation, en fonction de l’orientation des cristaux dans le champ de contrainte global. Des liserés d’analcime observés aux joints de grains sont interprétés comme la trace d’une phase fondue cogénétique de ces zoisites. La réduction de la taille des grains qui fait suite aux transformations et au maclage sous contrainte ainsi que la présence de cette phase fondue, contribuent avec les changements de volume associés aux réactions, à la création de contrastes rhéologiques prédisposant ces roches à la localisation de la déformation. Dans un deuxième temps, nous avons réalisé des expériences de déformation à différentes conditions de pression, température et contenu en eau, à la fois hors et dans le champ de stabilité du plagioclase de ces mêmes anorthosites. Les résultats montrent que lorsque les joints de grains sont saturés en eau, la déformation des agrégats est dominée par le fluage dislocation indépendamment du taux de réaction, et que leur résistance est faible. Lorsque la quantité d’eau dans les échantillons est plus faible en revanche, deux comportements apparaissent : une déformation semi-cassante par fluage cataclastique à des contraintes élevées lorsque les taux de réaction sont très faibles, et un comportement frictionnel instable à plus faible résistance lorsque les quantités de réaction sont de l’ordre de quelques %. Ces instabilités mécaniques ne sont observées que pour des vitesses de déformation suffisamment faibles, et des taux de réaction suffisamment importants mais qui restent limités. Enfin, une série d'expériences de réaction en conditions hydrostatiques de différentes durées à haute pression, haute température et différents contenus en eau nous a permis d'entrevoir que le champ de conditions P-T-t-XH2O pour étudier la cinétique des réactions d'éclogitisation en laboratoire est très limité si on veut éviter la fusion partielle et pouvoir quantifier cette cinétique sur des durées expérimentales. Cette étude nous a permis de mettre en évidence des différences majeures entre la réactivité du système calcique et sodique du plagioclase, en particulier la difficulté de nucléation de la jadéite comparée à la zoisite, également observée dans les roches naturelles. Cette différence apparait fondamentale pour le comportement des roches riches en plagioclase hors de leur champ de stabilité, car elle induit la persistance aux joints de grain d’une phase moins résistante que le plagioclase initial (ensemble albite-zoisite et même localement phase fondue), de faible taille caractéristique, qui permet d'entretenir des contrastes de résistance dont les conséquences mécaniques peuvent être importantes.The mechanical and kinetic behavior of plagioclase feldspar is of major importance for the understanding of lower continental crust rheological behavior, as it constitutes the major part of its mineralogical structure. In particular in convergence zones, where it suffers pressure, temperature and water content changes, as well as strain rate increase. The present study aims at providing more constraints on the rheological behavior and effective strength of the lower continental crust, especially when it undergoes mineralogical transformations, through the study of plagioclase, one of its main rock-forming minerals. In this perpective, both petrological observations on natural samples, and deformation experiments realized.First, we carried out a detailed petrological study of the eclogitization reactions affecting eclogitic fingers in the granulitic anorthosites of the Holsnøy massif, in the Scandinavian Caledonides of Norway, which constitute blocks of exhumed continental lower crust that have been buried at high pressure. Crystallization of zoisite, both at grain boundaries and inside plagioclase grains, has a major impact on the mechanical behavior of plagioclase by creating distortions in the crystal lattice that act as defects and lead to the formation of mechanical twins, depending on the initial orientation of the crystals in the far field stresses of the outcrop. The initial grain boundaries of the granulite are decorated by an analcime-kyanite paragenesis that suggests a partial melting event that could have affected the transforming rocks near the P-T conditions of peak metamorphism. Grain size reduction that followed transformation and twinning under stress, as well as grain recrystallization from a melt, contributes to the creation of rheological contrasts in these rocks that predispose them to potential further localization of the deformation. Second, we performed deformation experiments at different pressure and temperature conditions and different water contents, outside and inside the plagioclase stability field of the anorthosites studied in the previous part. The results show that when grain boundaries are water-saturated, the deformation of the aggregates is dominated by dislocation creep and their strength is low, whatever the reaction rate. When the amount of water in the samples is very limited, on the other hand, two behaviors have been identified: semi-brittle deformation by cataclastic flow at high stresses when reaction kinetics are very low, and unstable frictional behavior at lower strength when the reaction rates are of the order of a few %. These mechanical instabilities are observed only for sufficiently low strain rates, and sufficiently high reaction kinetics, with reaction rates that remain limited. Eventually, a series of reaction experiments under hydrostatic conditions of different durations at high pressure, high temperature and different water contents allowed us to see that the range of P-T-t-XH2O conditions to study the kinetics of eclogitization reactions in the laboratory is very limited if we want to avoid partial melting and to be able to quantify these kinetics over experimental durations. This study also allowed us to highlight major differences between the reactivity of the calcic and sodic systems of plagioclase. In particular, the difficulty of jadeite nucleation compared to zoisite, which is also observed in natural rocks, appears fundamental for the behavior of plagioclase-rich rocks outside their stability field because it induces the persistence at grain boundaries of phases of very small grain size, weaker than initial plagioclase (albite-zoisite association plus melt locally). Strength contrasts are therefore created, that can have important mechanical consequences on the rocks
Geophysical signature of the alpine slab : field analogues and direct models
No full textDes images géophysiques récentes dans les Alpes montrent une signature sismique particulière du sommet du panneau plongeant crustal à 40 km de profondeur. Une augmentation de vitesse brutale des ondes S est corrélée à une forte probabilité de présence de contraste d’interface dans la tomographie et à une conversion négative dans les données « stackée » des fonctions-récepteur. Le but de cette thèse est d’évaluer si des changements de minéralogie et de texture de la croûte continentale inférieure peuvent expliquer cette signature sismique. Pour cela, nous avons calculé les variations de vitesses sismiques « bulk », générées par les changements minéralogiques durant l’enfouissement de roches représentatives de la croûte inférieure européenne le long de profils pression-température typiques de zone de convergence. Nous avons étudié l’évolution de l’anisotropie des mêmes roches à l’échelle macroscopique en fonction de la pression et la température, à partir de mesures directes. Ces mesures ont été comparées aux calculs d’anisotropie couramment effectués à partir de cartographies d’orientations cristallographiques à l’échelle de la lame mince. Le but ultime de ces exercices est de comprendre quelles propriétés contrôlent les vitesses sismiques effectives des roches à l’échelle kilométrique. Nous avons finalement tenté de déceler, à cette dernière échelle, l’anisotropie des roches dans les données de fonctions-récepteur à partir de leur décomposition harmonique. Nous montrons que la transformation des roches du faciès des amphibolites à celui des granulites de haute pression permet d’expliquer l’augmentation de vitesse du modèle tomographique et que ce front est décalé d’une dizaine de kilomètre le long du panneau plongeant en comparaison des prédictions thermodynamiques. A travers une modélisation thermocinétique de zone de convergence, nous évaluons le profil thermique du panneau plongeant lors du passage de la subduction à la collision et expliquons ce décalage par des effets cinétiques. Les mesures directes comparées aux calculs d’anisotropie indiquent que la différence attendue entre anisotropie intrinsèque et effective est plus importante dans les roches du faciès des amphibolites, où litage et CPO se renforcent, que dans celles du faciès des granulites où l’anisotropie résulte surtout de l’anisotropie intrinsèque. A l’échelle kilométrique, la transformation amphibolite vers granulite est susceptible de s’accompagner d’une diminution de l’anisotropie, en plus d’une augmentation de vitesse. A travers la décomposition harmonique, nous montrons que la baisse de visibilité du réflecteur associé au Moho, aux stations à l’aplomb du panneau plongeant, se fait au profit de la mise en évidence d’une direction rapide intra- panneau plongeant et orientée perpendiculairement à son pendage. Puisque cette transformation est visible tant dans les données de fonctions- récepteur que dans les modèles de tomographie, nous en déduisons que l’épaisseur du front de réaction est de l’ordre du kilomètre.Recent geophysical images in the Alps show a distinctive seismic signature of the top of the crustal dipping panel at 40 km depth. A sharp increase in S-wave velocity is correlated with a high probability of interface contrast in tomography and negative conversion in stacked receiver- function data. The aim of this thesis is to assess if changes in the mineralogy and textural properties of the lower continental crust can explain this seismic signature. To this end, we calculated bulk seismic velocity variations, generated by mineralogical changes during burial of rocks representative of the European lower crust along pressure- temperature profiles typical of convergence zones. We studied the evolution of the macroscopic anisotropy of the same rocks as a function of pressure and temperature, using direct measurements. These measurements are compared with anisotropy calculations commonly performed from thin- section crystallographic orientation maps. The ultimate aim of these exercises is to understand which properties control the effective seismic velocities of rocks at kilometer scale. Finally, we have attempted to detect the anisotropy of rocks at this latter scale in receiver-function data from their harmonic decomposition. We show that the transformation of rocks from amphibolite to high-pressure granulite facies explains the increase in velocity of the tomographic model, and that this front is shifted by around ten kilometers along the slab, compared with thermodynamic predictions. Using thermokinetic modelling of convergence zones, we evaluate the thermal profile of the dipping panel during the transition from subduction to collision, and explain this offset by kinetic effects. Direct measurements compared with anisotropy calculations indicate that the expected difference between intrinsic and effective anisotropy is greater in amphibolite facies rocks, where layering and CPO are enhanced, than in granulite facies rocks, where anisotropy results mainly from intrinsic anisotropy. At kilometer scale, amphibolite-to-granulite transformation is likely to be accompanied by a decrease in anisotropy in addition to an increase in velocity. Through harmonic decomposition, we show that the reduced visibility of the Moho, at stations above the dipping panel, is to the benefit of highlighting a fast intra-slab direction oriented perpendicular to its dip. Since this transformation is visible both in the receiver-function data and in the tomography models, we deduce that the thickness of the reaction front is of the order of a kilometer
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